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Microchip MCP1631 PWM-Modulatoren

17.11.2021

Microchip hat Hochgeschwindigkeits-PWM-Modulatoren entwickelt, die die meisten Allzweck-Mikrocontroller in vollwertige Schaltleistungswandler-Controller mit flexibler Funktionalität verwandeln können. Jede der Mikroschaltungen der MCP1631-Reihe enthält einen grundlegenden Satz von Knoten, die in modernen PWM-Controllern verwendet werden, darunter einen Hochgeschwindigkeits-PWM-Modulator, einen MOSFET-Treiber, Verstärker, Komparatoren sowie zusätzliche analoge und digitale Elemente, die alle Komponenten der Mikroschaltung verbinden in einem einzigen System. Gleichzeitig erfolgt die übergeordnete Steuerung des Wandlers, einschließlich der Bildung der Wandlerfrequenz, der Einstellung der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms, programmgesteuert unter Verwendung eines universellen Mikrocontrollers, indem nur wenige Signale erzeugt und verarbeitet werden.

Die Chips MCP1631 und MCP1631HV wurden entwickelt, um Stromregler zu erstellen, während MCP1631V und MCP1631VHV die Grundlage für die Erstellung von Spannungsreglern bilden. Der Leistungsteil der Mikroschaltungen MCP1631 und MCP1631HV kann mit Primärstromversorgungen mit einer Spannung von 3,0 ... 5,5 V betrieben werden. Für Anwendungen mit höherer Spannung sollten Sie die Mikroschaltungen MCP1631HV oder MCP1631VHV verwenden, deren Eingangsspannungsbetriebsbereich auf erweitert wird 16 V. Gleichzeitig verfügen On-Chip-High-Voltage-Versionen der MCP1631-Chips (MCP1631HV und MCP1631VHV) über einen zusätzlichen LDO-Regler mit einer Ausgangsspannung von 3,3 oder 5 V und einem maximalen Ausgangsstrom von bis zu 250 mA, der kann verwendet werden, um den Mikrocontroller und andere Hilfsknoten mit Strom zu versorgen.

Da alle High-Level-Funktionen in Software implementiert sind, kann die Anwendungszuordnung derselben Schaltung leicht geändert werden, indem der Quellcode modifiziert oder Einstellungen im nichtflüchtigen Speicher geändert werden (sofern die Software eine solche Funktion unterstützt). Beispielsweise kann das gleiche Ladegerät einfach neu konfiguriert werden, um mit Lithium-Ionen-, Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhydrid- oder Blei-Säure-Batterien zu arbeiten, und die maximale Anzahl und Kapazität der Zellen wird nur durch die Fähigkeiten des Netzteils bestimmt. und die Spannungsgrenzschwellen, Werte für Ladeströme sowie Lademakroalgorithmen werden durch Software generiert. Darüber hinaus ermöglicht der Austausch von High-Level-Software ohne Modifikation des Leistungsteils, das Ladegerät beispielsweise in einen LED-Treiber mit anpassbarem Lampentyp und -anzahl zu verwandeln.

Damit die MCP1631-Chips ordnungsgemäß funktionieren, muss externe Software Signale erzeugen, um die Ausgangsspannung, den Ausgangsstrom sowie die Frequenz und das Tastverhältnis des PWM-Signals zur Steuerung des Leistungstransistors einzustellen. Bei Bedarf kann der Mikrocontroller auch die Temperaturregelung von Leistungstransistoren oder Batteriezellen übernehmen. Die restlichen Low-Level-Funktionen, einschließlich Überspannungsschutz, werden von den Knoten der MCP1631-Chips übernommen.

Eigenschaften von MCP1631-Chips:

die Möglichkeit, universelle Ladegeräte mit programmierbaren Einstellungen für die Arbeit mit verschiedenen Arten und Anzahl von Batteriezellen zu erstellen;
die Möglichkeit, Konverter mit einer Schaltfrequenz von bis zu 2 MHz zu erstellen;
die Fähigkeit, Energiesysteme mit intelligenten Funktionen zu schaffen (Intelligent Power Systems);
die Fähigkeit, sowohl Stromstabilisatoren (MCP1631, MCP1631HV) als auch Spannungsstabilisatoren (MCP1631V, MCP1631VHV) zu erstellen
die Fähigkeit, mit primären Netzteilen mit einer Spannung von bis zu 16 V (MCP1631HV, MCP1631VHV) zu arbeiten;
das Vorhandensein eines zusätzlichen LDO-Stabilisators mit einer Ausgangsspannung von +3,3 oder +5,0 V und einem Ausgangsstrom von bis zu 250 mA (MCP1631HV, MCP1631VHV);
Einstellen der Schaltfrequenz, des maximalen Arbeitszyklus, der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms mit einem externen Mikrocontroller;
das Vorhandensein eines Fehlerverstärkers sowie von Spannungs- und Stromsensoren erzeugte Signalverstärker;
Vorhandensein eines Überspannungsschutzkomparators;
das Vorhandensein einer Schutzeinheit gegen das Absenken der Eingangsspannung;
das Vorhandensein eines externen MOSFET-Treibers mit einem Ausgangsstrom von bis zu 1 A;
geringer Stromverbrauch im Aus-Zustand (ca. 2,4 μA);
die Möglichkeit, eine Temperaturregelung (mithilfe eines Mikrocontrollers) zu implementieren;
Unterstützung für mehrere Gehäusetypen: 20-poliges TSSOP, SSOP (alle Versionen) und 20-poliges 4 x 4 mm QFN (nur MCP1631 und MCP1631V).
Die Hauptanwendungen, in denen die Chipfamilie MCP1631 verwendet werden kann, sind:
universelle Ladegeräte, die verschiedene Batterietypen unterstützen;
LED-Beleuchtungs- und Beleuchtungssysteme;
Allzweck-Pulskonverter basierend auf der SEPIC-Topologie;
USB-Aufladung.

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